戚柏林， 胡寧怡

（紹興供電公司，浙江紹興312000）

非開挖電力電纜穿管敷設(shè)牽引技術(shù)

戚柏林， 胡寧怡

（紹興供電公司，浙江紹興312000）

依托10 kV東浦雙回路非開挖鉆進(jìn)敷設(shè)穿越672 m住宅區(qū)工程案例，研究了電力電纜非開挖敷設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)以及電纜穿越超長保護(hù)管的無損傷牽引工藝。介紹了電纜穿越超長距離保護(hù)管采取的施工工藝和技術(shù)措施，論述了電纜穿越長距離保護(hù)管的拖動力計算和規(guī)律，為其他工程提供借鑒。

電纜敷設(shè)；穿越保護(hù)管；非開挖穿越

0 引 言

非開挖鉆進(jìn)和管道鋪設(shè)技術(shù)在20世紀(jì)末從國外引進(jìn)，經(jīng)過幾十年在輸油、輸氣和供排水領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展，已形成眾多設(shè)備制造和施工企業(yè)。非開挖鉆進(jìn)電力電纜敷設(shè)工藝，可以助推城市輸電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，緩解線路廊道，美化城市景觀，屬于環(huán)境友好型施工技術(shù)。在電網(wǎng)建設(shè)中采用該技術(shù)，可有效避免電力線與重要設(shè)施空中跨越。電纜穿越超長距離保護(hù)管的無損傷牽引技術(shù)，是非開挖鉆進(jìn)電纜敷設(shè)關(guān)鍵技術(shù)之一，包括最大牽引力和最大側(cè)壓力不超過規(guī)定值，控制和預(yù)防電纜外護(hù)套摩擦發(fā)熱和破損，電纜張力較大情況下的牽引技術(shù)措施等。10 kV東浦雙回路非開挖鉆進(jìn)敷設(shè)穿越672 m住宅區(qū)工程實踐中，采取了科學(xué)合理的措施，開創(chuàng)了電力電纜敷設(shè)新工藝。

1 工程概況

新建東浦10 kV雙回線路，從110 kV大江變電所出線，沿大樹江西側(cè)河沿向北前進(jìn)，跨過鳳林西路、洋江路，進(jìn)入東浦鎮(zhèn)10 kV配電網(wǎng)絡(luò)，線路全長2.5 km。路徑區(qū)域?qū)儆谝?guī)劃建設(shè)中的紹興城市生態(tài)水城居住區(qū)，電力電纜地下敷設(shè)，電纜規(guī)格為YJV22-S.7/15-3×240。采用電纜溝和非開挖鉆進(jìn)兩種方式敷設(shè)。局部路徑見圖1，其中11號井至12號井穿過雙枋村住宅小區(qū)，采用非開挖鉆進(jìn)，穿越水平距離6S6 m。保護(hù)管為φ200×15聚丙烯管，保護(hù)管鋪設(shè)地下后，縱向斷面如圖2所示。保護(hù)管通道長6S0 m，地下最大埋深12.5 m，11號井側(cè)水平面銳角1S.5°，12號井側(cè)水平面銳角19.5°。鉆進(jìn)成孔、電纜保護(hù)管鋪設(shè)和工作井澆筑施工完成后，經(jīng)過中間驗收符合相關(guān)要求，按計劃進(jìn)入電纜敷設(shè)階段。

圖1　電纜穿過雙枋村住宅小區(qū)

圖2　電纜非開挖穿越地下縱向斷面

2 施工準(zhǔn)備

2.1場地布置

電纜敷設(shè)場地包括電纜展放場地和牽引場地。本工程牽引機具屬輕小機具，人工抬杠就能布置完成，選擇在12號井所在蔬菜地，絞磨機安置在12號井延伸約40m處，牽引鋼繩與管道軸線偏離角不應(yīng)大于2°。由于11號井在民房區(qū)內(nèi)，通道狹窄車輛不能抵達(dá)，電纜盤置放在離11號井60 m遠(yuǎn)處，采用腳手橋架輔助通道，如圖3所示，腳手橋架寬度為1.0 m，縱向坡度約30°。

圖3　腳手橋架輔助通道1—電纜盤 2—電力電纜 3—滑輪4—腳手橋架 5—電纜井

2.2工器具配置

根據(jù)計算，電纜最大牽引力為25.9 kN，小于電纜牽引頭允許牽引力41.2 kN，工器具選擇額定承載力為5 t級，牽引繩安全系數(shù)3.0，連接金具安全系數(shù)2.5，現(xiàn)場配有φ20白棕繩、杠棒和枕木。主要工器具見表1。

表1　主要工器具配置

電纜敷設(shè)場地施工人員12人，分布如下：總指揮1人，安全監(jiān)護(hù)1人，電纜盤放纜處3人，電纜通道維護(hù)4人，機動絞磨處3人。吊車和運輸車輛人員另配。以上人員必須具有相應(yīng)的崗位資質(zhì)。

3 施工工藝

3.1工藝流程

非開挖電力電纜穿管敷設(shè)工藝，主要包括鉆進(jìn)成孔、鋪設(shè)保護(hù)管、澆筑電纜工作井和電纜敷設(shè)等四個環(huán)節(jié)，其中電纜敷設(shè)施工工藝流程見圖4。

圖4　電纜敷設(shè)工藝流程

3.2保護(hù)管通道清理

保護(hù)管經(jīng)過接續(xù)、回拉和土層承壓，管子可能變形或管內(nèi)進(jìn)入雜物，這會造成電纜通道不暢，因此通道清理不可缺少。清理查方法宜用圖5所示的通管器，通管器直徑應(yīng)比電纜外徑大1.2倍，長度不小于400 mm。通管器通過管道清理了管內(nèi)雜物和垃圾，應(yīng)來回幾次把管道徹底清理干凈。

(五)PPP融資模式的使用，可以在一定程度上提高建設(shè)項目的質(zhì)量，增強品質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)政府與企業(yè)兩者利益上的共享。PPP項目是政府與企業(yè)共同進(jìn)行的，能夠與政府進(jìn)行合作，說明企業(yè)一定有自身的實力，包括建設(shè)項目的經(jīng)驗和技術(shù)等，而建設(shè)項目的質(zhì)量直接關(guān)系到企業(yè)的獲益情況，所以必定會全力以赴。同時，政府對PPP項目付費時，會根據(jù)建設(shè)項目的質(zhì)量要求進(jìn)行付費，倘若達(dá)不到建設(shè)項目原定計劃的要求，則會對建設(shè)項目的經(jīng)費進(jìn)行一定的扣除。這種現(xiàn)象其實在PPP項目開始之前，政府和企業(yè)之間就對項目的收益分配情況進(jìn)行了協(xié)商，這樣不僅能夠確保雙方的利益不會受損，還能夠有效避免利益分配不均問題的出現(xiàn)。

圖5　電纜通道清理1—鋼繩 2—旋轉(zhuǎn)器 3—卸扣 4—通管器

3.3保護(hù)管注滿水

電纜穿越超長保護(hù)管拖動，中間沒有機械助力，由一端機動絞磨拉動，可以在電纜入保護(hù)管前設(shè)置送纜機助力。聚丙烯管內(nèi)壁與電纜護(hù)套都是塑料，互相摩擦熱量積聚會使溫度升高，必須采取有效措施加以限制。在電纜牽引頭制作質(zhì)量滿足不滲水的條件下，可在保護(hù)管內(nèi)注滿水，保護(hù)管地下弧垂?fàn)钅苋菁{水，電纜進(jìn)入保護(hù)管后在水中移動，降低了與保護(hù)管的摩擦，減少了電纜對保護(hù)管壁的壓力。電纜敷設(shè)后，應(yīng)及時把管內(nèi)水排出。

3.4電纜入井支撐

電纜經(jīng)過較大落差處會產(chǎn)生折彎，弧曲可能超過彎曲半徑，采用圖6所示的滑輪滑板，滑板弧半徑應(yīng)大于電纜彎曲半徑，鋼質(zhì)滑板表面應(yīng)涂抹石墨粉或中性潤滑油。

圖6　滑輪滑板1—滑輪 2—弧形滑板 3—坐板 4—固定環(huán)

3.5電纜出井口支撐

電纜出井口時的軸向拉力很大，造成對電纜很大的側(cè)壓力，如果支撐點用普通托輥滑輪，可能超過電纜護(hù)層允許側(cè)壓力。圖7為專用井口滑板，用鋼板制成，縱向弧形彎半徑取決于側(cè)壓力大小，而半徑與側(cè)壓力成反比，橫斷面做成月亮彎的槽道，二端翻口。井口滑板襯墊在電纜下面，電纜角度合力是滑板與砼面支撐壓力，此時滑板不會移動，而電纜在光滑的彎槽內(nèi)滑過。

3.6牽引端工作井技術(shù)措施

如圖S所示，12號井分兩種工況設(shè)置器具，分別是牽引鋼絲經(jīng)過工況和電纜經(jīng)過工況，因受力體材質(zhì)不同，采取的支撐方式也不同。牽引鋼絲繩經(jīng)過井口工況，在支撐處設(shè)置鋼質(zhì)托輥滑輪，在井口前后，一只滑輪朝下，另一只朝上。電纜經(jīng)過井口工況，先是仰角彎后是俯角彎，用井口滑板分別在井口支撐部位襯墊電纜，一只月亮彎朝下，另一只向上。當(dāng)電纜到達(dá)井口時暫停牽引，把鋼質(zhì)托輥滑輪更替成井口滑板。

圖S 牽引端工作井技術(shù)措施1—牽引機 2—滑輪 3—鋼繩 4—電纜井5—電力電纜 6—鋼質(zhì)滑板

3.7其他措施

電纜引入保護(hù)管路段和電纜尾盤3圈時，牽引速度不宜大于2 m/min，正常穿越保護(hù)管前進(jìn)宜保持6 m/min，現(xiàn)場總指揮與牽引絞磨處、電纜展放處信號保持暢通，啟動停止統(tǒng)一發(fā)令，電纜中途暫停然后啟動前電纜盤預(yù)先松出一些長度。電纜敷設(shè)就位后，應(yīng)立即進(jìn)行護(hù)管口封堵，并進(jìn)行線路命名標(biāo)識和繞包相色帶。

4 電纜牽引力計算

4.1電纜牽引力計算

電纜牽引力由地面移動阻力、保護(hù)管通道阻力和轉(zhuǎn)彎增加力組成，計算式如下。

式中：T1為電纜地面路徑阻力（N）；T2為管道阻力（N）；T3為彎曲增力（N）；l5為地面路徑長度（m）；l6為管道水平長度（m）；l7為入地通道斜坡長度（m）；lS為出地通道斜坡長度（m）；W為電纜單位重量（kN/m）；μ為管道摩擦系數(shù)；k為管道軌跡蛇形系數(shù)，取1.2；θ1為電纜路徑彎角（rad）；θ2為入土角（rad）；θ3為出土角（rad）。

4.2電纜允許拉力計算

根據(jù)工程情況，當(dāng)采用鋼絲網(wǎng)套牽引電纜時，允許牽引力按式（4）計算，當(dāng)采用牽引頭牽引電纜時，允許牽引力按式（5）計算。

式中：P1為網(wǎng)套允許拉力（N）；S1為金屬護(hù)套截面（mm2）；?1為材質(zhì)允許強度，鉛護(hù)套取10 N/mm2，鋁護(hù)套取40 N/mm2，皺紋鋁護(hù)套取20 N/mm2。

式中：P2為牽引頭允許拉力（N）；S2為導(dǎo)體截面（mm2）；?2為導(dǎo)體允許強度，銅芯取70 N/mm2，鋁芯取40 N/mm2。

4.3工程計算值

本工程采用保護(hù)管內(nèi)注滿水拖動方法，保護(hù)管摩擦系數(shù)取0.2，計算最大牽引力為25.9 kN。采用牽引頭牽引電纜，由于牽引頭由3芯導(dǎo)體分別壓接連成一體，考慮工藝因素，總拉力為3根導(dǎo)體拉力之和乘系數(shù)0.9，電纜牽引頭允許拉力為41.2 kN。

4.4實測值

電纜牽引入保護(hù)管后2S0 m暫停，在機動絞磨處牽引繩接續(xù)點串入A-50拉力表，然后勻速牽引電纜20 m，觀察并記錄拉力值，設(shè)定為觀測點A。后續(xù)2個觀測點分別為B點（電纜入保護(hù)管后4S0 m）和C點（電纜入保護(hù)管后6S0 m），實測值和計算值的比較見表2，實測值與計算值誤差在0.6 kN以內(nèi)。

表2　電纜牽引力計算值與實測值比較

電纜進(jìn)入保護(hù)管的牽引力變化曲線見圖9，入管前的牽引力為電纜盤出線系統(tǒng)和鋼絲繩自身阻力，進(jìn)入保護(hù)管后40 m段為傾角通道，因電纜自身重力有助于電纜前進(jìn)，牽引力增加不大；電纜在保護(hù)管中間577 m前進(jìn)，牽引力隨距離增加而增加；電纜在保護(hù)管末55 m是斜坡上升，電纜自重助增了牽引力；然后電纜出保護(hù)管經(jīng)過井口滑板拐彎，牽引力突變增加；出井后電纜在大張力狀態(tài)直線牽引，地面支撐滑輪阻力忽略不計，牽引力為恒值。

圖9　牽引力變化曲線

5 結(jié)束語

在電纜穿越超長距離保護(hù)管無損傷牽引過程中，采取了以下措施：

（1）保護(hù)管內(nèi)注滿水，使電纜在水中移動，減小了與保護(hù)管的摩擦；

（2）采用弧形滑板支撐拐點，由點線接觸變?yōu)榫€面接觸，保障電纜無損傷移動；

（3）規(guī)范操作工藝流程，保障電纜敷設(shè)質(zhì)量和安全。

經(jīng)過電力電纜非開挖敷設(shè)穿越672 m的工程實踐，表明所采取的措施科學(xué)合理、安全可靠，成功經(jīng)驗將助推電力電纜非開挖敷設(shè)技術(shù)的發(fā)展和完善。

［1］ 李宗廷.王佩龍.電力電纜施工手冊［M］.北京：中國電力出版社，2002.

［2］ 李國征.電力電纜線路設(shè)計施工手冊［M］.北京：中國電力出版社，2011.

［3］ 丁自強.戚柏林.110千伏電纜穿越3S0 m河流施工方法［J］.華東電力，2012，40（4）：604-607.

Trenchless Tube-Through Laying and Traction Technology of Power Cable

QI Bo-lin，HU Ning-yi
（Shaoxing Power Supply Company，Shaoxing 312000，China）

Take DongPu 10 kV double-loop power cable laying Project for instance，this Project lay the cable 672meters trenchless through a residential area，research and Practice the key technology of trenchless laying for Power cable which is the non-destructive traction technology of cables through ultra-long Protective tube.This Paper introduces the construction technology and technical measures to protect the cable through the ultra-long tube；Discusses the dragging force calculations and the law of trenchless drilling cable laying through the long-distance Protective tube.Provide a reference for other similar Projects.

cable laying；Protective tube through；trenchless traction

TM247.1

A

1672-6901（2015）02-0022-04

2014-10-16

戚柏林（1957-），男，高級工程師.

作者地址：浙江紹興市勝利東路5S號［312000］.